拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析

发布时间：2017-11-21 10:03

  本文关键词：拟南芥硫苷生物合成相关基因的组织和胁迫诱导表达谱的全基因组分析

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【摘要】：【目的】分析拟南芥中硫代葡萄糖苷(Glucosinolatcs,简称硫苷)生物合成相关基因在不同组织器官、不同发育时期及不同生物和非生物胁迫处理条件下的表达谱,为筛选控制硫苷合成的关键基因、解析硫苷的生物合成规律及其在植物抗逆胁迫过程中的作用奠定基础。【方法】利用At Gen Express和PLEXdb中的10组表达谱芯片数据和2组转录组数据分析拟南芥中硫苷生物合成途径82个结构基因和调控基因的时空表达特性及其受生物和非生物胁迫的表达模式;采用Real-time PCR技术对10个硫苷合成途径的关键结构基因和调控基因的表达谱进行验证;并利用STRING v10软件分析硫苷生物合成途径相关基因的表达模式的相关性。【结果】组织表达特性分析结果表明,拟南芥硫苷生物合成相关基因在营养器官和生殖器官中的表达模式差异较大,相关基因在营养器官中具有较高的表达量,在生殖器官中的表达量则较低,表明硫苷主要在营养组织中合成;其中脂肪族硫苷合成相关基因在茎、叶等地上营养组织中的表达量较高,而吲哚族硫苷合成相关基因则在根、茎、叶等地上和地下组织中均有较高的表达,且基因在同一组织的不同发育时期的表达量通常具有差异,表明基因的表达还具有时空特异性;荧光定量PCR分析结果证明10个硫苷合成途径代表基因的表达谱与芯片数据的结果保持一致;胁迫表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成相关基因的表达均受到部分生物和非生物胁迫因子的诱导表达,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)、甘蓝链格孢菌(Alternaria brassicicola)、桃蚜(Myzus persicae)等生物和低温(4℃)、高盐、高温(38℃)等非生物胁迫因子的诱导表达;共表达分析结果表明,脂肪族和吲哚族硫苷合成分支途径内相关调控基因与结构基因的表达模式的相关性较高。【结论】拟南芥硫苷生物合成相关基因主要在营养组织中高表达,在种子中低表达;植物中存在一个硫苷转运系统,负责将营养组织中合成的硫苷转运到种子中贮藏;硫苷合成相关基因的表达受到病原菌、虫害、高温等逆境因子的影响,其中吲哚族硫苷合成相关基因更易受到生物和非生物胁迫因子的诱导表达,说明吲哚族硫苷可能对植物抗性更为重要。
【作者单位】： 西南大学农学与生物科技学院;
【基金】：国家自然科学基金(31471528) 国家“973”项目(2015CB150201) 国家博士后基金面上项目(2014M552297) 中央高校基本科研业务费专项资金(SWU113104,XDJK2014B035和2362015xk05) 国家级大学生创新创业训练计划(201510635026,201610635019)
【分类号】：Q943.2
【正文快照】： 0引言【研究意义】硫代葡萄糖苷(glucosinolatcs,简称硫苷)是一类含氮、含硫的植物次生代谢产物[1],广泛存在于食用油料作物、蔬菜和拟南芥等十字花科植物中,是该科植物产生的一类重要次生代谢产物[2-3],其降解产物具有多种生物学功能[4-5]。例如,硫苷降解产物异硫氰酸酯类(is

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本文编号：1210516